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12.04.2024 | Künstliche Intelligenz | Leitthema

Künstliche Intelligenz in der Registerforschung

verfasst von: Dr. med. Marco-Christopher Rupp, Johannes Pawelczyk, Philipp Niemeyer

Erschienen in: Arthroskopie

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Zusammenfassung

Künstliche Intelligenz (KI) ist eine rapide fortschreitende Technologie, deren enormes transformatives Potenzial für die Gesundheitsversorgung zunehmend Anerkennung erhält und zu der auch der Bereich der Big-Data-Analyse gehört. Registerdaten sind aufgrund großer Fallzahlen, strukturierter hochqualitativer Daten und longitudinaler Datenerfassung prädestiniert für den Einsatz dieser Technologie. Zu den potenziellen Einsatzgebieten zählen sowohl die Datenerfassung und -verarbeitung, sowie Mustererkennung und -analyse, als auch die Entwicklung personalisierter Prognosemodelle. Eine sinnvolle und verantwortliche Nutzung von KI kann eine neue Art der Gewinnung von Evidenz, basierend auf Registerdaten, ermöglichen, die es zulässt, hochspezifische Prognosen für den individuellen Patienten zu erhalten und damit eine Versorgung im Sinne einer personalisierten Medizin in der Gelenkchirurgie zu erreichen. Es gilt jedoch Herausforderungen und Grenzen, insbesondere im Zusammenhang mit Datenqualität, Datenschutz und der Gefahr des Missbrauchs, zu navigieren, um eine erfolgreiche Implementation zu gewährleisten. Dieser Artikel zielt darauf ab, den aktuellen Stand der Anwendung von KI in der orthopädischen Registerforschung darzustellen, eine Diskussion über die Herausforderungen, Risiken und Vorteile dieser Technologie zu führen, potenzielle zukünftige Entwicklungen zu antizipieren und konkrete Handlungsanweisungen zur erfolgreichen Implementierung abzuleiten.
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Acosta JN, Falcone GJ, Rajpurkar P, Topol EJ (2022) Multimodal biomedical AI. Nat Med 28:1773–1784CrossRefPubMed Acosta JN, Falcone GJ, Rajpurkar P, Topol EJ (2022) Multimodal biomedical AI. Nat Med 28:1773–1784CrossRefPubMed
2.
Zurück zum Zitat Bumberger A, Seiferth NL, Angele P, Faber SO, Zellner J, Niemeyer P (2023) Bipolar Lesions of the Knee Are Associated With Inferior Clinical Outcome Following Articular Cartilage Regeneration. A Propensity Score-Matched Analysis Including 238 Patients of the German Cartilage Registry (KnorpelRegister DGOU). Arthroscopy 39:2167–2173CrossRefPubMed Bumberger A, Seiferth NL, Angele P, Faber SO, Zellner J, Niemeyer P (2023) Bipolar Lesions of the Knee Are Associated With Inferior Clinical Outcome Following Articular Cartilage Regeneration. A Propensity Score-Matched Analysis Including 238 Patients of the German Cartilage Registry (KnorpelRegister DGOU). Arthroscopy 39:2167–2173CrossRefPubMed
3.
Zurück zum Zitat Domb BG, Ouyang VW, Go CC, Gornbein JA, Shapira J, Meghpara MB et al (2022) Personalized Medicine Using Predictive Analytics: A Machine Learning-Based Prognostic Model for Patients Undergoing Hip Arthroscopy. Am J Sports Med 50:1900–1908CrossRefPubMed Domb BG, Ouyang VW, Go CC, Gornbein JA, Shapira J, Meghpara MB et al (2022) Personalized Medicine Using Predictive Analytics: A Machine Learning-Based Prognostic Model for Patients Undergoing Hip Arthroscopy. Am J Sports Med 50:1900–1908CrossRefPubMed
4.
Zurück zum Zitat Erdmann A, Rehmann-Sutter C, Bozzaro C (2021) Patients’ and professionals’ views related to ethical issues in precision medicine: a mixed research synthesis. BMC Med Ethics 22:116CrossRefPubMedPubMedCentral Erdmann A, Rehmann-Sutter C, Bozzaro C (2021) Patients’ and professionals’ views related to ethical issues in precision medicine: a mixed research synthesis. BMC Med Ethics 22:116CrossRefPubMedPubMedCentral
5.
Zurück zum Zitat Gichoya JW, Banerjee I, Bhimireddy AR, Burns JL, Celi LA, Chen L‑C et al (2022) AI recognition of patient race in medical imaging: a modelling study. Lancet Digit Health 4:e406–e414CrossRefPubMedPubMedCentral Gichoya JW, Banerjee I, Bhimireddy AR, Burns JL, Celi LA, Chen L‑C et al (2022) AI recognition of patient race in medical imaging: a modelling study. Lancet Digit Health 4:e406–e414CrossRefPubMedPubMedCentral
6.
Zurück zum Zitat Gowd AK, Agarwalla A, Beck EC, Rosas S, Waterman BR, Romeo AA, Liu JN (2022) Prediction of total healthcare cost following total shoulder arthroplasty utilizing machine learning. J Shoulder Elbow Surg 31:2449–2456CrossRefPubMed Gowd AK, Agarwalla A, Beck EC, Rosas S, Waterman BR, Romeo AA, Liu JN (2022) Prediction of total healthcare cost following total shoulder arthroplasty utilizing machine learning. J Shoulder Elbow Surg 31:2449–2456CrossRefPubMed
7.
Zurück zum Zitat Hashimoto DA, Rosman G, Rus D, Meireles OR (2018) Artificial Intelligence in Surgery: Promises and Perils. Ann Surg 268:70–76CrossRefPubMed Hashimoto DA, Rosman G, Rus D, Meireles OR (2018) Artificial Intelligence in Surgery: Promises and Perils. Ann Surg 268:70–76CrossRefPubMed
8.
Zurück zum Zitat Helm JM, Swiergosz AM, Haeberle HS, Karnuta JM, Schaffer JL, Krebs VE et al (2020) Machine Learning and Artificial Intelligence: Definitions, Applications, and Future Directions. Curr Rev Musculoskelet Med 13:69–76CrossRefPubMedPubMedCentral Helm JM, Swiergosz AM, Haeberle HS, Karnuta JM, Schaffer JL, Krebs VE et al (2020) Machine Learning and Artificial Intelligence: Definitions, Applications, and Future Directions. Curr Rev Musculoskelet Med 13:69–76CrossRefPubMedPubMedCentral
9.
Zurück zum Zitat Karnuta JM, Churchill JL, Haeberle HS, Nwachukwu BU, Taylor SA, Ricchetti ET, Ramkumar PN (2020) The value of artificial neural networks for predicting length of stay, discharge disposition, and inpatient costs after anatomic and reverse shoulder arthroplasty. J Shoulder Elbow Surg 29:2385–2394CrossRefPubMed Karnuta JM, Churchill JL, Haeberle HS, Nwachukwu BU, Taylor SA, Ricchetti ET, Ramkumar PN (2020) The value of artificial neural networks for predicting length of stay, discharge disposition, and inpatient costs after anatomic and reverse shoulder arthroplasty. J Shoulder Elbow Surg 29:2385–2394CrossRefPubMed
10.
Zurück zum Zitat Kita K, Uemura K, Takao M, Fujimori T, Tamura K, Nakamura N et al (2023) Use of artificial intelligence to identify data elements for The Japanese Orthopaedic Association National Registry from operative records. J Orthop Sci 28:1392–1399CrossRefPubMed Kita K, Uemura K, Takao M, Fujimori T, Tamura K, Nakamura N et al (2023) Use of artificial intelligence to identify data elements for The Japanese Orthopaedic Association National Registry from operative records. J Orthop Sci 28:1392–1399CrossRefPubMed
11.
Zurück zum Zitat Li C, Alike Y, Hou J, Long Y, Zheng Z, Meng K, Yang R (2023) Machine learning model successfully identifies important clinical features for predicting outpatients with rotator cuff tears. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 31:2615–2623CrossRefPubMed Li C, Alike Y, Hou J, Long Y, Zheng Z, Meng K, Yang R (2023) Machine learning model successfully identifies important clinical features for predicting outpatients with rotator cuff tears. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 31:2615–2623CrossRefPubMed
12.
Zurück zum Zitat Liu PR, Lu L, Zhang JY, Huo TT, Liu SX, Ye ZW (2021) Application of Artificial Intelligence in Medicine: An Overview. Curr Med Sci 41:1105–1115CrossRefPubMedPubMedCentral Liu PR, Lu L, Zhang JY, Huo TT, Liu SX, Ye ZW (2021) Application of Artificial Intelligence in Medicine: An Overview. Curr Med Sci 41:1105–1115CrossRefPubMedPubMedCentral
13.
Zurück zum Zitat Lopez CD, Constant M, Anderson MJJ, Confino JE, Heffernan JT, Jobin CM (2021) Using machine learning methods to predict nonhome discharge after elective total shoulder arthroplasty. JSES Int 5:692–698CrossRefPubMedPubMedCentral Lopez CD, Constant M, Anderson MJJ, Confino JE, Heffernan JT, Jobin CM (2021) Using machine learning methods to predict nonhome discharge after elective total shoulder arthroplasty. JSES Int 5:692–698CrossRefPubMedPubMedCentral
14.
Zurück zum Zitat Martin RK, Wastvedt S, Pareek A, Persson A, Visnes H, Fenstad AM et al (2022) Machine learning algorithm to predict anterior cruciate ligament revision demonstrates external validity. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 30:368–375CrossRefPubMedPubMedCentral Martin RK, Wastvedt S, Pareek A, Persson A, Visnes H, Fenstad AM et al (2022) Machine learning algorithm to predict anterior cruciate ligament revision demonstrates external validity. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 30:368–375CrossRefPubMedPubMedCentral
15.
Zurück zum Zitat Moor M, Banerjee O, Abad ZSH, Krumholz HM, Leskovec J, Topol EJ, Rajpurkar P (2023) Foundation models for generalist medical artificial intelligence. Nature 616:259–265CrossRefPubMed Moor M, Banerjee O, Abad ZSH, Krumholz HM, Leskovec J, Topol EJ, Rajpurkar P (2023) Foundation models for generalist medical artificial intelligence. Nature 616:259–265CrossRefPubMed
16.
Zurück zum Zitat Myers TG, Ramkumar PN, Ricciardi BF, Urish KL, Kipper J, Ketonis C (2020) Artificial Intelligence and Orthopaedics: An Introduction for Clinicians. J Bone Joint Surg Am 102:830–840CrossRefPubMed Myers TG, Ramkumar PN, Ricciardi BF, Urish KL, Kipper J, Ketonis C (2020) Artificial Intelligence and Orthopaedics: An Introduction for Clinicians. J Bone Joint Surg Am 102:830–840CrossRefPubMed
17.
Zurück zum Zitat Niemeyer P, Schweigler K, Grotejohann B, Maurer J, Angele P, Aurich M et al (2015) The German Cartilage Registry (KnorpelRegister DGOU) for evaluation of surgical treatment for cartilage defects: experience after six months including first demographic data. Z Orthop Unfall 153:67–74PubMed Niemeyer P, Schweigler K, Grotejohann B, Maurer J, Angele P, Aurich M et al (2015) The German Cartilage Registry (KnorpelRegister DGOU) for evaluation of surgical treatment for cartilage defects: experience after six months including first demographic data. Z Orthop Unfall 153:67–74PubMed
18.
Zurück zum Zitat Pugely AJ, Martin CT, Harwood J, Ong KL, Bozic KJ, Callaghan JJ (2015) Database and Registry Research in Orthopaedic Surgery: Part 2: Clinical Registry Data. J Bone Joint Surg Am 97:1799–1808CrossRefPubMed Pugely AJ, Martin CT, Harwood J, Ong KL, Bozic KJ, Callaghan JJ (2015) Database and Registry Research in Orthopaedic Surgery: Part 2: Clinical Registry Data. J Bone Joint Surg Am 97:1799–1808CrossRefPubMed
19.
Zurück zum Zitat Pugely AJ, Martin CT, Harwood J, Ong KL, Bozic KJ, Callaghan JJ (2015) Database and Registry Research in Orthopaedic Surgery: Part I: Claims-Based Data. J Bone Joint Surg Am 97:1278–1287CrossRefPubMed Pugely AJ, Martin CT, Harwood J, Ong KL, Bozic KJ, Callaghan JJ (2015) Database and Registry Research in Orthopaedic Surgery: Part I: Claims-Based Data. J Bone Joint Surg Am 97:1278–1287CrossRefPubMed
20.
Zurück zum Zitat Ramkumar PN, Kunze KN, Haeberle HS, Karnuta JM, Luu BC, Nwachukwu BU, Williams RJ (2021) Clinical and Research Medical Applications of Artificial Intelligence. Arthroscopy 37:1694–1697CrossRefPubMed Ramkumar PN, Kunze KN, Haeberle HS, Karnuta JM, Luu BC, Nwachukwu BU, Williams RJ (2021) Clinical and Research Medical Applications of Artificial Intelligence. Arthroscopy 37:1694–1697CrossRefPubMed
21.
Zurück zum Zitat Rouzrokh P, Khosravi B, Johnson QJ, Faghani S, Vera Garcia DV, Erickson BJ et al (2022) Applying Deep Learning to Establish a Total Hip Arthroplasty Radiography Registry: A Stepwise Approach. J Bone Joint Surg Am 104:1649–1658CrossRefPubMed Rouzrokh P, Khosravi B, Johnson QJ, Faghani S, Vera Garcia DV, Erickson BJ et al (2022) Applying Deep Learning to Establish a Total Hip Arthroplasty Radiography Registry: A Stepwise Approach. J Bone Joint Surg Am 104:1649–1658CrossRefPubMed
22.
Zurück zum Zitat Rubinger L, Gazendam A, Ekhtiari S, Bhandari M (2023) Machine learning and artificial intelligence in research and healthcare. Injury 54(Suppl 3):S69–S73CrossRefPubMed Rubinger L, Gazendam A, Ekhtiari S, Bhandari M (2023) Machine learning and artificial intelligence in research and healthcare. Injury 54(Suppl 3):S69–S73CrossRefPubMed
24.
Zurück zum Zitat Singhal K, Azizi S, Tu T, Mahdavi SS, Wei J, Chung HW et al (2023) Large language models encode clinical knowledge. Nature 620:172–180CrossRefPubMedPubMedCentral Singhal K, Azizi S, Tu T, Mahdavi SS, Wei J, Chung HW et al (2023) Large language models encode clinical knowledge. Nature 620:172–180CrossRefPubMedPubMedCentral
25.
Zurück zum Zitat Solomon DH, Guan H, Johansson FD, Santacroce L, Malley W, Guo L, Litman H (2023) Assessing clusters of comorbidities in rheumatoid arthritis: a machine learning approach. Arthritis Res Ther 25:224CrossRefPubMedPubMedCentral Solomon DH, Guan H, Johansson FD, Santacroce L, Malley W, Guo L, Litman H (2023) Assessing clusters of comorbidities in rheumatoid arthritis: a machine learning approach. Arthritis Res Ther 25:224CrossRefPubMedPubMedCentral
26.
Zurück zum Zitat Tu T, Azizi S, Driess D, Schaekermann M, Amin M, Chang P‑C et al (2023) Towards generalist biomedical AI. Arxiv Prepr Arxiv (2307.14334) Tu T, Azizi S, Driess D, Schaekermann M, Amin M, Chang P‑C et al (2023) Towards generalist biomedical AI. Arxiv Prepr Arxiv (2307.14334)
27.
Zurück zum Zitat Varnum C, Pedersen AB, Gundtoft PH, Overgaard S (2019) The what, when and how of orthopaedic registers: an introduction into register-based research. EFORT Open Rev 4:337–343CrossRefPubMedPubMedCentral Varnum C, Pedersen AB, Gundtoft PH, Overgaard S (2019) The what, when and how of orthopaedic registers: an introduction into register-based research. EFORT Open Rev 4:337–343CrossRefPubMedPubMedCentral
28.
Zurück zum Zitat Wyles CC, Fu S, Odum SL, Rowe T, Habet NA, Berry DJ et al (2023) External Validation of Natural Language Processing Algorithms to Extract Common Data Elements in THA Operative Notes. J Arthroplasty 38:2081–2084CrossRefPubMed Wyles CC, Fu S, Odum SL, Rowe T, Habet NA, Berry DJ et al (2023) External Validation of Natural Language Processing Algorithms to Extract Common Data Elements in THA Operative Notes. J Arthroplasty 38:2081–2084CrossRefPubMed
29.
Zurück zum Zitat Xiang Y, Zhao L, Liu Z, Wu X, Chen J, Long E et al (2020) Implementation of artificial intelligence in medicine: Status analysis and development suggestions. Artif Intell Med 102:101780CrossRefPubMed Xiang Y, Zhao L, Liu Z, Wu X, Chen J, Long E et al (2020) Implementation of artificial intelligence in medicine: Status analysis and development suggestions. Artif Intell Med 102:101780CrossRefPubMed
Metadaten
Titel
Künstliche Intelligenz in der Registerforschung
verfasst von
Dr. med. Marco-Christopher Rupp
Johannes Pawelczyk
Philipp Niemeyer
Publikationsdatum
12.04.2024
Verlag
Springer Medizin
Erschienen in
Arthroskopie
Print ISSN: 0933-7946
Elektronische ISSN: 1434-3924
DOI
https://doi.org/10.1007/s00142-024-00671-0

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